一种电动助力自行车中置驱动装置的制作方法

本发明属于电动助力自行车技术领域，尤其涉及一种电动助力自行车中置驱动装置。

背景技术：

电动助力自行车是一种电动辅助骑行自行车，与普通的自行车区别在于，电动助力自行车装备有电机驱动装置，能够按一定比例输出动力辅助骑行，使人力骑行更加轻松，并且有助于提高续航能力。

目前，电动助力自行车大多采用轮毂电机驱动，如中国专利申请“一种助力自行车后轮驱动装置(202010379726.6)”,外转子电机与后轮内壁连接，直接驱动运转，后置轮毂直接驱动存在传动效率较低，爬坡性能较差等问题，不能很好的满足复杂路况的骑行需求；部分电动助力自行车则采用齿轮减速中置电机驱动,如中国专利申请“一种驱动与变速一体式中置装置及电助力自行车(202010494664.3)”和中国专利“一种中置驱动机构及具有该中置驱动机构的助力自行车(201921301386.4)”，采用齿轮减速的中置电机则存在传动不稳定，齿轮易磨损等问题，驱动装置容易出现故障。

技术实现要素：

本发明旨在解决现有技术中存在的一些问题，提供一种动力输出稳定，爬坡性能较好的电动助力自行车中置驱动装置。

为了实现上述目的，本发明提供了一种电动助力自行车中置驱动装置，包括电机、谐波减速器、超越离合器、中轴和力矩传感器，

所述电机固定在自行车的支架上；

所述谐波减速器包括柔轮、刚轮和波发生器，所述柔轮为固定端，所述刚轮为输出端，所述波发生器包括凸轮轴，所述凸轮轴与所述电机的电机轴连接；

所述棘轮棘爪超越离合器包括棘爪和棘轮，所述棘爪与所述刚轮连接，所述棘轮与所述中轴连接，且所述中轴与自行车的牙盘连接以为自行车提供辅助动力；

所述力矩传感器与所述棘轮固定连接以检测所述中轴的扭矩大小，并将信号传递至所述电机的控制器。

通过采用以上技术方案，电机与谐波减速器连接，以利用谐波减速器的大减速比特性提高输出扭矩；利用超越离合器的单向传动特性保护电机，避免纯人力骑行时的电磁阻力；超越离合器与中轴连接，将电机提供的动力输出至牙盘，辅助人力骑行；力矩传感器固定安装在棘轮上，实时检测中轴扭矩，并反馈至电机的控制器，使得控制器控制电机输出一定比例动力。实现人力与电力的协同驱动，并且力矩传感器可实现速度传感器功能，监测助力自行车速度，防止超速。

进一步地，还包括密封罩和法兰盘，所述密封罩罩覆在所述谐波减速器、所述电机轴和所述中轴外，且所述密封罩与所述电机的外壳通过所述法兰盘固定连接，所述谐波减速器的柔轮定位座固定在所述法兰盘上。

进一步地，所述中轴贯穿所述驱动装置，所述中轴与所述电机的电机外壳的交界处、所述中轴与所述密封罩的交界处均设置有轴承和弹性挡圈。

进一步地，所述凸轮轴与所述电机的电机轴之间通过第二平键连接。

进一步地，所述柔轮采用双圆弧齿形。

进一步地，所述柔轮的材料为40crnimoa，所述刚轮是尼龙材质。

进一步地，所述电机为直流无刷电机。

与现有技术相比，本发明能够实现的有益效果至少如下：本发明集成谐波减速器，不仅可以满足较高的动力需求，而且传动平稳，动力输出更稳定；将驱动装置布置在助力自行车的中间，可以使整车重力分配更加合理，提高骑行稳定性；通过力矩传感器实时检测中轴扭矩，控制电机输出一定比例辅助动力，不仅使人力骑行更加轻松，而且也提升了电池的续航能力；超越离合器的单向传动功能可以减小纯人力骑行对电机的损坏以及电磁阻力作用。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明爆炸结构示意图。

图2为本发明结构剖视图。

图3为本发明所述的直流无刷电机结构剖视图。

图4为本发明所述的礼帽型谐波减速器结构剖视图。

图5为本发明所述的棘轮棘爪结构示意图。

图标：1-中轴；2-弹性挡圈；3-第一轴承；4-电机外壳；5-控制器；6-定子；7-转子；8-第二轴承；9-第一平键；10-电机轴；11-法兰盘；12-柔轮定位座；13-唇齿型密封圈；14-波形垫片；15-第三轴承；16-凸轮轴；17-柔轮；18-刚轮；19-柔性轴承；20-螺栓；21-第一密封圈；22-刚性轴承；23-第二密封圈；24-刚轮定位座；25-棘爪；26-弹性挡圈；27-棘轮；28-力矩传感器；29-密封罩；30-第三平键；31-第二平键。

具体实施方式

为使本发明的发明目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明的附图，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。通常在此处附图中描述和示出的本发明的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例中的特征可以相互结合。

请参阅图1-图5，本实施例提供的一种电动助力自行车中置驱动装置，包括电机、谐波减速器、超越离合器、力矩传感器28和贯穿位于驱动装置中部的中轴1。电机为直流无刷电机，直流无刷电机的额定功率为200w,额定转速为3000rpm，并且电机轴为空心结构。谐波减速器为礼帽型谐波减速器，力矩传感器28为磁弹性扭矩传感器。

请参照图3，直流无刷电机包括电机轴10、定子6、转子7、第一轴承3、第二轴承8、弹性挡圈2、控制器5、电机外壳4、连接转子7和电机轴10的第一平键9等。直流无刷电机是现有的成熟产品，在此对其各组成部分部分之间的连接关系和位置关系不做赘述。

请参照图4，礼帽型谐波减速器包括波发生器、柔轮17、柔轮定位座12、刚轮18、刚轮定位座24、刚性轴承22、唇齿型密封圈13、波形垫片14、轴承15和第一密封圈21、第二密封圈23等，波发生器包括凸轮轴16和柔性轴承19。礼帽型谐波减速器是现有的成熟产品，在此对齐各组成部分部分之间的连接关系和位置关系不做赘述。礼帽型谐波减速器为专用谐波减速器，采用双圆弧齿形，凸轮轴16与柔性轴承19之间采用过盈配合，柔轮17固定安装在柔轮定位座12上，通过交变啮合作用驱动刚轮18传递扭矩。

请参照图5，所述棘轮棘爪超越离合器由棘轮与棘爪构成，具有单向传动与超越离合功能。

直流无刷电机的电机外壳4固定在自行车的支架上，谐波减速器的凸轮轴16与电机的电机轴10通过第二平键31连接，柔轮17为固定端，刚轮18为输出端；棘轮棘爪超越离合器包括棘爪25和棘轮27，刚轮18与刚轮定位座24固定连接，棘爪25通过螺栓20与刚轮定位座24连接，棘轮27与中轴1通过第三平键30固定连接，且中轴1与自行车的牙盘连接以为自行车提供辅助动力，棘爪25在刚轮定位座24的驱动下转动，通过咬合作用驱动棘轮27转动，进而驱动中轴1；力矩传感器28与棘轮27固定连接以检测中轴1的扭矩大小，并将信号传递至电机的控制器。并且棘轮27的一端由弹性挡圈26定位，另一端连接力矩传感器。

本实施例还包括密封罩29和法兰盘11，密封罩29罩覆在谐波减速器、电机轴10和中轴1外，且密封罩29与电机的外壳通过法兰盘11固定连接，谐波减速器的柔轮定位座12固定在法兰盘11上。如此设置，设置密封罩可以对谐波减速器、电机轴、中轴等起到保护作用，且可以实现将整个驱动装置固定安装在助力自行车支架上，保护驱动装置不受外界的影响，提高传动稳定性。

具体地，其中电机轴10为中空结构，两端通过轴承8固定安装在电机外壳4上，并且一端通过第二平键31连接凸轮轴16，传递扭矩。

具体地，中轴1贯穿所述驱动装置，中轴1与电机的电机外壳4的交界处、中轴1与密封罩29的交界处均设置有轴承和弹性挡圈以对中轴进行定位，并且避免中轴的运动受到影响。

使用时，将本实施例提供的电动助力自行车中置驱动装置安装在自行车中间部位如三角架处，通过人力与电力混合驱动，人力驱动助力自行车时，力矩传感器28检测出中轴1上的扭矩大小，并反馈给控制器5，控制器5通过分析计算，控制电机按1:1输出辅助动力。电机轴10连接谐波减速器的凸轮轴16，输出扭矩，凸轮轴16通过过盈配合连接柔性轴承19，柔性轴承19又与柔轮17过盈配合，使柔轮17产生周期性弹性形变。固定柔轮17，刚轮18在柔轮17的啮合作用下转动，刚轮18与棘爪27连接，并且棘爪27与棘轮25咬合，驱动中轴1转动，中轴1连接牙盘，牙盘则通过链条驱动后轮，最终驱动助力自行车前行。

当人力驱动下的棘轮27转速大于棘爪25速度时，棘轮27将与棘爪25脱离，并且当电机断电时，棘轮棘爪也会处于脱离状态，此时人力驱动不会受到电机影响，可以很好的避免对电机造成不必要的损坏，同时也可以消除电机电磁阻力作用。

本实施例集成了直流无刷电机、谐波减速器、超越离合器与力矩传感器，能够实现智能辅助骑行，动力输出平稳，使人力骑行更加轻松。

需要说明的是，该发明提供的电动助力自行车中置驱动装置，严格遵守gb17761-2018(电动自行车安全技术规范)的相关规定，通过磁弹性扭矩传感器限制助力自行车车速，当车速超过15km/m时，磁弹性扭矩传感器将信号传递至电机的控制器，电机的控制器控制安装在自行车上的蜂鸣器发出蜂鸣声提醒周围人群，当车速超过25km/m时，电机将会自动断电，直到车速降到15km/m才会再次启动。

以上仅为本发明的较佳实施方式而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

起点商标作为专业知识产权交易平台，可以帮助大家解决很多问题，如果大家想要了解更多知产交易信息请点击 【在线咨询】或添加微信 【19522093243】与客服一对一沟通，为大家解决相关问题。

此文章来源于网络,如有侵权,请联系删除